Tegenwoordig moeten datacenters handige, stabiele verbindingen hebben voor betere prestaties en ononderbroken werking. Direct-attached koperkabels (DAC's) en actieve optische kabels (AOC's) zijn twee van de belangrijkste componenten die dit mogelijk maken. Deze kabels worden gebruikt om de gegevensoverdracht tussen servers, switches, opslagsystemen en andere apparaten binnen het datacenter te verbeteren. Elk type kabel heeft zijn eigen voor- en nadelen, afhankelijk van de specifieke behoeften of beperkingen van een bepaalde omgeving.

Wat zijn DAC-kabels in datacenters?

Hoe DAC-kabels werken

Direct-connect kabels worden gebruikt om gegevens te verzenden via differentiële signalering, waarbij twee draden hetzelfde signaal verzenden op tegengestelde spanningsniveaus. Dit minimaliseert elektromagnetische interferentie en verbetert de signaalkwaliteit. Meestal gebruiken passieve DAC-kabels eenvoudigweg de inherente eigenschappen van koperen geleiders om efficiënte gegevensoverdracht over korte afstanden te garanderen, meestal beperkt tot 5 meter. In tegenstelling hiermee hebben actieve DAC's ingebouwde circuits die het signaal versterken en conditioneren, waardoor ze langere afstanden kunnen ondersteunen, soms tot 10 meter, terwijl ze toch hoge prestaties en minimale latentie behouden. Omdat het plug-and-play-apparaten zijn, is er geen extra voeding nodig en is er ook geen complexe installatie nodig om ze te implementeren.

Soorten DAC-kabels Passieve DAC-kabels: Passieve verbindingen zijn goedkoop en eenvoudig; ze hebben geen signaalconditioneringscircuits. Ze worden meestal gebruikt voor toepassingen over korte afstanden tot 5 meter. Deze draden zijn het meest geschikt voor kosteneffectieve installaties, omdat ze minder stroom verbruiken en een eenvoudiger ontwerp hebben. Actieve DAC-kabels: De geïntegreerde elektronica in actieve kabels verbetert de signaalintegriteit en maakt langere afstanden mogelijk. De latentie blijft laag, omdat ze kunnen worden verlengd tot meer dan 10 meter of zelfs verder zonder de latentie in gevaar te brengen. Daarom moeten deze soorten kabels worden gebruikt wanneer hoge prestaties over langere afstanden vereist zijn. QSFP- en SFP-vormfactoren: DAC-kabels zijn er in verschillende vormfactoren, waarvan QSFP (Quad Small Form Factor Pluggable) en SFP (Small Form Factor Pluggable) de meest voorkomende zijn. Voor snelle 40GbE- en 100GbE-verbindingen wordt QSFPDAC gebruikt, terwijl SFPDAC 1GbE tot 10GbE-verbindingen ondersteunt. Met deze verschillen kunnen mensen vrij kiezen, afhankelijk van de poortconfiguratie van de netwerkapparatuur en de prestatie-eisen.

Wat is een actieve optische kabel?

 Actieve optische kabel

Een actieve optische kabel (AOC) is een type kabel dat optische vezels gebruikt in plaats van traditionele koperdraad voor snelle gegevensoverdracht. In vergelijking met direct-attached koperkabels (DAC's) die elektrische signalen gebruiken om informatie tussen apparaten te verzenden, gebruiken AOC's licht om gegevens te verzenden met hogere bandbreedtes over langere afstanden. Deze kabels zijn speciaal ontwikkeld om signaaldegradatie over lange afstanden te voorkomen en bieden lage elektromagnetische interferentie en vermindering van overspraak. Als gevolg hiervan zijn ze met name handig in hyperscale-omgevingen of andere situaties waarin de signaalintegriteit over aanzienlijke afstanden moet worden gehandhaafd.

Hoe AOC-kabels werken

Actieve optische kabels (AOC's) zetten elektrische signalen om in optische signalen, zodat gegevens sneller en over langere afstanden kunnen worden verzonden dan traditionele koperdraden. De belangrijkste componenten van een AOC zijn de optische transceivers die aan elk uiteinde van de kabel zijn bevestigd en de glasvezelkabel zelf. Hier is hoe een AOC-kabel werkt:

Zendermodule: Deze component heeft een laserdioden die het binnenkomende elektrische signaal omzet in een optisch signaal. Het gebruikt de elektrische input van het apparaat om de optische pulsen te coderen, die vervolgens via de optische vezel worden verzonden.

Glasvezel: Meestal gemaakt van plastic of glas, dit is de belangrijkste component van elke actieve optische kabel. De vezelkern geleidt de transmissie van lichtpulsen over lange afstanden tussen een zender en een ontvanger met vrijwel geen verlies van signaalvermogen. Dit is grotendeels te danken aan materiaaleigenschappen zoals een hoge bandbreedtecapaciteit en lage dempingssnelheden.

Ontvangermodule: Aan één uiteinde bevindt zich meestal een andere module, een ontvanger genaamd; deze bevat onder andere een optische detector (meestal een fotodiode) die de aankomende lichtpulsen opvangt en vervolgens omzet in een elektrische stroom of signaal voor verdere verwerking stroomafwaarts indien nodig.

Signaalintegriteit: Een van de belangrijkste kenmerken van actieve optische kabels is hun vermogen om de signaalintegriteit te behouden over lange transmissieafstanden. Optische transmissie is inherent beter bestand tegen elektromagnetische interferentie (EMI) en overspraak dan op koper gebaseerde systemen, die een gemeenschappelijk aardpunt bieden voor meerdere apparaten over hun lengte. Dit zorgt voor een hogere kwaliteit van gegevensoverdracht met lagere bitfoutpercentages (BER).

Stroomverbruik: Hoewel de ingebedde transceivers binnen elk eindpunt enige stroom vereisen, kan dit nog steeds resulteren in een lager algemeen stroomverbruik dan equivalente koperoplossingen die zijn ontworpen voor grotere afstanden (zoals binnen een datacenter), waardoor actieve optische kabels energiezuiniger zijn.

Het verschil zit in de volgende aspecten；

Ⅰ: Transmissieafstand

• AOC Voordelen: Lange transmissieafstand, meestal tot 100 meter of meer, en sommige high-end producten kunnen zelfs enkele honderden meters bereiken.Toepasselijke scenario's: Geschikt voor langeafstandverbindingen tussen verschillende racks in het datacenter, of verbindingen over verdiepingen en gebouwen.
• DAC Voordelen: Relatief korte transmissieafstand, meestal tussen 3-10 meter.Toepasselijke scenario's: Geschikt voor korteafstandverbindingen binnen hetzelfde rack of tussen aangrenzende racks.

Ⅱ. Transmissiesnelheid

• AOC Voordelen: Ondersteunt snelle transmissie, veelvoorkomende transmissiesnelheden zijn onder meer 10 Gbps, 40 Gbps, 100 Gbps, enz.
• Toepasselijke scenario's: Van toepassing op toepassingen die snelle transmissie vereisen, zoals het backbone-netwerk van een datacenter.

• DAC Voordelen: Ondersteunt ook snelle transmissie, veelvoorkomende transmissiesnelheden zijn onder meer 10 Gbps, 40 Gbps, 100 Gbps, enz.
• Toepasselijke scenario's: Van toepassing op toepassingen die snelle transmissie vereisen, maar een korte afstand hebben, zoals de interconnectie tussen servers

Ⅲ. Kosten

• AOC Voordelen: Hoewel de initiële kosten hoog zijn, kan op de lange termijn, vanwege de lange transmissieafstand, het gebruik van tussenapparatuur (zoals switches en routers) worden verminderd, waardoor de totale kosten worden verlaagd.
• Nadelen: De initiële investering is hoog omdat deze optische modules en optische vezels omvat.
• DAC Voordelen: De initiële kosten zijn laag omdat alleen koperdraden en eenvoudige connectoren nodig zijn.
• Nadelen: De transmissieafstand is beperkt en is geschikt voor korteafstandverbindingen.

Ⅳ. Signaalkwaliteit 

• AOC Voordelen: Optische signaaltransmissie wordt niet beïnvloed door elektromagnetische interferentie (EMI), met een hoge signaalkwaliteit en weinig transmissieverlies.
• Toepasselijke scenario's: Geschikt voor toepassingen die een hoge signaalkwaliteit en lage latentie vereisen, zoals high-performance computing en financiële handelssystemen.
• DAC Voordelen: Signaalkwaliteit is goed over korte afstanden, maar naarmate de afstand toeneemt, wordt de signaalkwaliteit beïnvloed door elektromagnetische interferentie.
• Toepasselijke scenario's: Geschikt voor toepassingen in omgevingen met korte afstanden en weinig interferentie.

Ⅴ. Stroomverbruik

AOC

• Voordelen: Het stroomverbruik is relatief hoog omdat de optische module nodig is om het elektrische signaal en het optische signaal om te zetten.

         Toepasselijke scenario's: Geschikt voor toepassingen die een bepaalde tolerantie hebben voor stroomverbruik.

DAC

• Voordelen: Laag stroomverbruik omdat het elektrische signaal direct wordt verzonden zonder extra conversieproces.Toepasselijke scenario's: Geschikt voor toepassingen die gevoelig zijn voor stroomverbruik, zoals grootschalige datacenters.

Ⅵ. Connectortype

• AOC Veelvoorkomende typen: SFP+, QSFP+, QSFP28, CFP, enz.

        Toepasselijke scenario's: Van toepassing op een verscheidenheid aan interfacestandaarden, hoge flexibiliteit.

• DAC Veelvoorkomende typen: SFP+, QSFP+, QSFP28, enz.

        Toepasselijke scenario's: Van toepassing op een verscheidenheid aan interfacestandaarden, zeer flexibel.

Ⅶ. Onderhoud en betrouwbaarheid

• AOC Voordelen: Glasvezeltransmissie heeft een hoge betrouwbaarheid en stabiliteit en wordt niet gemakkelijk beïnvloed door de omgeving.

Nadelen: De onderhoudskosten zijn relatief hoog en er zijn professionele tools en technieken vereist.

• DAC Voordelen: Lage onderhoudskosten, eenvoudig te gebruiken, gemakkelijk te installeren en te onderhouden.

Nadelen: De betrouwbaarheid kan worden beïnvloed bij transmissie over lange afstanden en in omgevingen met veel interferentie

Samenvatting

AOC: Geschikt voor toepassingen met lange afstand, snelle transmissie, hoge signaalkwaliteit, lage latentie en hoge betrouwbaarheid, hoewel de initiële kosten hoger zijn.

DAC: Geschikt voor toepassingen met korte afstand, snelle transmissie, laag stroomverbruik en lage kosten, geschikt voor verbindingen in hetzelfde rack of tussen aangrenzende racks.

Conclusie

Actieve optische kabelassemblage is de kernoplossing geworden voor interconnectie met hoge bandbreedte en hoge dichtheid in datacenters dankzij de lichtgewicht, snelle, lange afstand, sterke anti-interferentie en lage stroomverbruik functies. Het is vooral geschikt voor AI en cloud computing; DAC twinax-kabel blijft concurrerend in scenario's met korte afstanden en lage kosten.